燃气轮机的清洗原因及其对策浅析

摘要： 本文主要介绍了防止燃气轮机性能恶化进行燃气轮机的清洗原因分析，燃机清洗的主要方法以及压气机清洗中需要特别注意的事项，对于提高燃机轮机稳定运行出力的安全性和经济性具有一定的借鉴意义。

Abstract： This paper mainly introduces the analysis of the cleanout causes of gas turbine to prevent the performance deterioration of gas turbine， the main ways of gas turbine's cleanout and the announcements in the gas turbine's cleanout. These have certain reference significance for the safety and economy of improving the stable operation of gas turbine.

关键词： 燃气轮机;性能恶化;压气机;清洗

Key words： gas turbine;performance deterioration;gas compressor;cleanout

中图分类号：TK478 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2015）04-0055-02

1 燃气轮机的清洗原因

对于使用天然气为燃料的机组来说，导致燃气轮机性能恶化的主要原因是：压气机进气口吸入的脏物黏附在叶片上，进而在一定程度上污染了压气机。气流通道因污染物的沉积而被堵塞，在这种情况下，一方面造成压气机出力和机组功率下降，以及提升热耗，另一方面腐蚀叶片，进一步降低机组的使用寿命，情况严重时，甚至导致压气机出现喘振。

通常情况下，叶片结垢沉淀物的组成主要包括：湿气、油质、烟垢、水溶性组分、非溶性灰尘，以及叶片材料腐蚀物等，在湿气、油的作用下，这些沉淀物积聚在一起，并黏结在叶片上。因此，安装现场环境的大气状况、空气过滤情况以及油路密封情况等在一定程度上影响压气机叶片积垢的类型和速率。由于叶片结垢造成机组性能下降，而要恢复机组性能，主要手段是对压气机进行清洗。机组经过清洗处理后，其功率能够恢复。例如，某台长期连续运行的燃气轮机装置，其清洗周期根据运行情况来确定，通常在200～3000h范围变化，机组运行时间超过2000h，机组装置受结垢的影响，其功率平均下降2%，采用不停机液体对机组进行清洗，其功率可以恢复1.5%。

2 燃气轮机的压气机清洗方法

2.1 颗粒冲刷清洗 通过采用颗粒冲刷的方式，对机组进行清洗。通常情况下，在机组运行过程中这种清洗方式比较适用，在清洗过程中将一种比叶片金属材料软的颗粒物送入压气机进口处，通过彼此之间的冲刷和摩擦，进一步剥落结垢物。在压气机中加入清洗颗粒的方式比较多，一种是将颗粒放进气管道上方的漏斗中，通过漏斗底部的管道清洗颗粒进入进气管，只要打开该管道上的阀门即可进行清洗，颗粒在自身重力，以及压气机进口吸力的作用下，进入到压气机的通流部分。另一种是通过压缩空气引射的办法将颗粒放入压气机。在清洗过程中，由于叶片表面会受到颗粒的磨损，使得叶片表面的光洁度受到不同程度的破坏，同时堵塞透平叶片的冷却孔等。由于这种清洗方式存在上述弊端，目前已经被淘汰。

2.2 在线液体清洗 对于在线清洗来说，主要用于燃气轮机全速、及全负荷或部分负荷的运行状态下。通过进气喇叭口的喷射环，以适当的压力、温度和流量将预先配好的清洗液均匀地喷入压气机进行清洗。在清洗过程中，首先用清洗剂与水掺混的溶液对压气机进行清洗，然后用软化水按照同样的清洗方式进行漂洗。进口处喷入液体雾化颗粒大小往往会影响压气机的清洗效果，把喷入压气机的雾化颗粒控制在100～200范围内，并且沿圆周均匀分布，通过上述处理可以提高清洗效果。与离线清洗相比，由于在线清洗没有浸泡时间，因此清洗效果有限，同时不能将性能完全恢复到原来状态，机组长时间运行后，还需要进行停机离线清洗。因此，在日常维护中，对于连续运行的机组来说，需要以在线清洗为主，同时配合适当的离线清洗;对于用于调峰的燃气机组来说，由于经常停机，在这种情况下，只需进行离线清洗，无需在线清洗。

压气机在线清洗首先必须在燃气轮机全速运行、带部分负载时进行。如果机组在基本负载状态下运行，则应降低负载。

其次压气机在线清洗时进口温度必须高于10℃。

再次压气机在线清洗时进口导叶（IGV）应在全开位置。

最后因在线水洗时洗涤剂无浸泡时间，一般采用不含洗涤剂的除盐水。

当机组在沿海条件下使用时，若在运行中喷水清洗压气机中的积盐，则清洗下来的盐将被带到透平中，将使透平的热腐蚀现象加剧。因此，宜在停机后喷水清洗积盐。

在线水洗可能会使燃烧室的火焰探测器镜片上产生水雾，从而导致燃气轮机熄火保护动作跳机，而且还会增加压气机的压比，并减少喘振裕度。

2.3 离线液体清洗 在燃机冷拖转速下，以适当的压力、温度和流量将配好的清洗剂水溶液喷入压气机进口，喷射时间持续3～5min，停机后需要继续喷射，在燃气轮机内，利用清洗液进行20～30min的浸泡和排放，让污垢进行充分的溶解，使污垢从叶片上松脱。然后按照上述方法用清水漂洗15～20min。对于排污口污水的实际情况，需要在漂洗过程中进行观察，进而在一定程度上便于对清洗、漂洗的效果进行检查和确定。如果清洗不彻底，必要的情况下，可以重新清洗和漂洗。如果压气机受到严重的污染，在这种情况下，需要增加清洗的次数，直到漂洗干净。完成漂洗后，使燃气轮机在冷拖转速状态下运行10～30min，以便吹扫干净机内的积水。进而在一定程度上避免清洗时产生热冲击，在对机组进行清洗前，通过冷运转或自然冷却的方式将其冷却到一定温度，将轮间温度与清洗液的温差控制在70℃，这时可以进行离线清洗。实践证明，如果在压气机污垢不太严重的情况下，用清水和清洗剂掺混的溶液定期进行离线清洗，可基本恢复性能。在线清洗的优点是能在不停机的状态下完成清洗，但在线清洗不如离线清洗有效，因此，在线清洗只能作为离线清洗的补充而不能代替它。

3 压气机水洗的要求及注意事项

①水洗前二至三小时做性能试验记录三次，记录数据包括：机组在基本负荷运行下的有功负荷、排气温度、进气温度、大气压力、压气机出口温度和压力等。②轮机必须充分冷却，轮间温度不得超过149℃（300），水洗水温与轮间温度的差值最大不超过67℃（120），水温以82℃左右为宜。③水质应合乎下列要求：固体水溶物<100ppm，pH值 6.5-7.5，K+Na<25ppm，洗涤剂合格。如果轮间温度超过149℃，则可以采取冷拖方式来缩短水洗等待时间。冷拖直至轮间温度与水洗水温的差值最大不超过67℃为止。（最大连续运行时间不能超过30分钟）。④水洗前须进行必要的隔离措施。1）关闭压气机各抽气管路阀门，如抽气至轴承密封空气;2）打开压气机各位低位排放阀;3）水洗前拆出火花塞，确保水洗时不能浸湿点火器;4）将4个火焰探测器退出，这装盲板或拆除。5）机组水洗后24小时内应启动机组到空载全速运行最少5分钟。

参考文献：

[1]东方汽轮机M701F燃气-蒸汽联合循环机组培训教材，东方汽轮机有限公司出版，2009年7月.

[2]东方电气燃气-蒸汽联合循环发电M701F4级安装技术资料书，2013年3月.

[3]潘夏青.燃机联合循环发电培训教材，2014年01月15日.

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作者简介：李靖（1981-），男，北京人，工程师，从事汽轮机管理工作。